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选修二第四章 电磁振荡与电磁波

选修二第四章 电磁振荡与电磁波

作者: 樱_子 | 来源:发表于2023-03-24 22:38 被阅读0次

    第一节 电磁振荡

    本节需要明白什么是电磁振荡,就是电能转化为磁场能,再由磁场能转化为电能,从而出现周期性变化的电流,这个电流就叫做振荡电流,这种现象叫做电磁振荡,产生电磁振荡的电路叫振荡电路,线圈与电容器组成的电路是最简单的振荡电路,叫做LC振荡电路。

    本节需要明白电磁振荡中能量转化的原理与特点。在电容器放电过程中,是电场能转化为磁场能的过程,电流从最小达到最大;放电结束时,由于线圈自感作用,对电容器沿同方向进行充电,磁场能又转化为电场能;电容器开始反方向放电,电场能转化为磁场能,这个过程电流都是增大的,直到全部放电完毕,电流达到最大;放电结束时,由于线圈自感,对电容器进行同方向的充电,从而返回最初状态,进行下一个周期的变化。

    本节还需要明白电磁振荡是周期性变化的电流,产生交流电,具有周期与频率,其周期与线圈的电感、电容器的电容大小有关,频率同样与他们有关。根据电磁波的传播速度与波长、频率的关系,可以根据图像计算出激发的电磁波波长。

    第二章 麦克斯韦电磁场理论

    麦克斯韦提出的两个假设:根据电磁感应定律提出变化的磁场产生电场;根据对称性,他提出变化的电场产生磁场,并通过小磁针的实验进行了验证。电场与磁场是不可分割的统一体,这就是电磁场,他们的存在体现了统一性与多样性。

    电磁波的预言:麦克斯韦的推断:周期性变化的电场会在周围产生周期性变化的磁场;这个变化的磁场又会在较远的空间引起周期性变化的电场,这样变化的电场与磁场由近到远向空间传播,预言电磁波的存在,犹如水波。

    电磁波的特点:E与B方向相互垂直,电磁波是横波;电磁波传播速度等于光速,光就是一种电磁波。

    赫兹实验:通过线圈与电容产生电磁振荡,向外发射电磁波,当发生火花放电时,在接收器一端也由于电磁感应产生火花放电,此现象证明接受到了电磁波。

    第三节 电磁波的发射、传播和接收

    本节需要明确电磁波是如何发射的。有效发射电磁波,LC振荡电路必须满足条件,就是振荡频率要高,单位时间发射出去的电磁波的能量与振荡频率四次方成正比,提高振荡频率的方法是减少LC的乘积,具体是减少线圈匝数、减少正对面积、增大板间距离,甚至把闭合的振荡电路改成一条直导线的开放电路。

    具体发射过程:感应耦合——图片、文字、图像信号变成电信号——调制,低频电信号加载到高频电流上(包含调幅与调频:高频电磁波振幅与频率随电信号强弱变化,声音、音频广播采取调频方式,图像采取调幅方式)。

    电磁波的传播:

    无线电波:在无线电技术中使用的电磁波叫无线电波;无线电波波长范围是1mm~30km,按波长或频率可分为长波、中波、中短波、短波、微波(米波、分米波、厘米波、毫米波)。这些波传播的方式有地波、天波与直线传播三种。沿地球表面传播方式叫地波传播,利用大气层电离层的反射传播的方式叫天波传播,以直线传播的方式叫直线传播。中长波利用地波传播,如超远程无线电通信与导航;短波与部分中部利用天波传播,如调幅无线电广播、通信;微波采用直线传播,如调频无线电广播、电视、导航、雷达,直线传播距离不远,需要中继站,同步通信卫星是很大的中继站。

    电磁波的接收:

    调谐电路(通过可调电容器与线圈调节到空间某一电磁波信号)——检波或调解(调制过程的逆过程,从高频信号中检测出低频信号)——放大、重现,还原成文字、声音与图像。

    第四节 电磁波谱

    电磁波谱:电磁波的频率很广,将他们按波长或频率大小的顺序排列成谱,称为电磁波谱。它包含有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、\gamma 射线。无线电波的应用有广播、电视、微波炉等,红外线的应用有红外摄影、红外扫描仪等,紫外线的应用有紫外线杀菌灯等,X射线的应用有X射线透视、安全检测等,\gamma 射线的应用有探伤、摧毁病变细胞等。

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